(57)【要約】  本発明の超音波診断装置は、超音波の送信信号を被検体に送信するために振動子に駆動パルスを供給し、超音波の波形の正転成分と反転成分とをそれぞれ被検体に送信する送信部と、前記被検体からの受信信号を加算することにより基本波成分を除去する信号処理部とを備え、前記送信部は、該送信部に接続される負荷、該送信回路から出力する振幅、周波数、または波数の少なくとも一つに応じて、前記送信信号の半周期内における出力期間を可変とする切換部を具備する。
2011058956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の送信信号を被検体に送信するために振動子に駆動パルスを供給し、超音波の波形の正転成分と反転成分とをそれぞれ被検体に送信する送信部と、
前記被検体からの受信信号を加算することにより基本波成分を除去する信号処理部とを備えた超音波診断装置であって、
前記送信部は、該送信部に接続される負荷、該送信回路から出力する振幅、周波数、または波数の少なくとも一つに応じて、前記送信信号の半周期内における出力期間を可変とする切換部を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項1記載の超音波診断装置であって、
前記送信部は、前記送信信号の正転成分と反転成分の間隔を変更可能に構成したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項2記載の超音波診断装置であって、
前記送信部は、その出力端にグランドに接続する電界効果トランジスタを設けたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項1記載の超音波診断装置であって、
前記送信部は、前記切換部を送信信号の正転側の振幅を形成する手段と反転側の振幅を形成する手段にそれぞれ設けたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項1記載の超音波診断装置であって、
前記送信部は、前記切換部の動作条件を記憶したメモリを備えていることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項4記載の超音波診断装置であって、
前記送信部に含まれる送信波形の正転側の振幅を出力する回路と反転側の振幅を出力する回路とを同一特性の部品から構成したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項6記載の超音波診断装置であって、
前記送信部は、入力信号を正転側、もしくは反転側の片電源のみを用いて増幅する回路を有し、それぞれをトランスの反転および非反転部を介して出力部を共通化したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項6記載の超音波診断装置であって、
前記送信波形の正転の振幅を出力する回路と反転の振幅を出力する回路とに駆動パルスを供給する回路の入力波形の信号レベルの切り換わり速度を変更可能に構成したことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基本周波数の送信信号を被検体に送信して、被検体からの受信信号の高調波を画像化する高調波イメージングの機能を具備した超音波診断装置に係り、特に前記送信信号の正転成分と反転成分の非対称性に起因する高調波のノイズを抑制する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、振動子に電圧を印加し、振動子への電圧印加により発生する超音波を被検体に送信して、前記被検体から反射信号を取り出し、取り出された反射信号から被検体内の断層情報等を得るものである。【０００３】
超音波診断装置では、送信信号の周波数(基本周波数f0)の高調波2f0を受信する高調波イメージング技術がある。高調波イメージング技術は、ティッシュハーモニックイメージング、造影イメージング及びパルスインバージョンイメージングが知られている。【０００４】
高調波イメージングでは、送信回路の高調波のノイズ発生を減らし、生体内あるいは造影剤から発生する高調波を用いて得られる画像の画質の劣化を抑制することが望まれており、その解決手段の一手法が特許文献1に開示されている。【０００５】
特許文献1には、トランスの1次巻線の巻線数を2等分するセンタータップと一方の端にかかる電圧およびセンタータップと他方の端に印加される電圧を変えることで、従来例の送信回路からの出力信号の波形に比べて高調波成分が少ない波形の出力信号を発生することができるため、ティッシュハーモニックイメージング又は造影イメージングにおいて、画質の劣化を抑える旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2002-315748公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献1では、送信部の入力信号の信号レベルの切り換わり時に生じる高調波のノイズを低減するための構成については何ら考慮されていない。【０００８】
本発明は、送信部への入力信号の信号レベルの切り換わり時に生じる高調波のノイズを低減することを可能とする超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明では、超音波診断装置の送信回路(「送信部」と称している)に「切換部」を付加する。【００１０】
具体的には、送信部は、該送信部に接続される負荷、該送信回路から出力する振幅、周波数、または波数の少なくとも一つに応じて、送信信号の半周期内における出力期間を可変とする切換部を具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、送信部への入力信号の信号レベルの切り換わり時に生じる高調波のノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用される超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】超音波診断装置用送信回路の説明図。
【図３】超音波診断装置用送信回路の説明図。
【図４】超音波診断装置用送信回路の説明図。
【図５】超音波診断装置用送信回路の説明図。
【図６】送信出力信号ハイドロフォン波形の例を示す図。
【図７】送信出力信号ハイドロフォン波形の例を示す図。
【図８】図6の送信出力信号に対応する周波数応答を示す図。
【図９】図7の送信出力信号に対応する周波数応答を示す図。
【図１０】超音波診断装置用送信回路の実施例を示す図。
【図１１】探触子を接続した場合の送信出力波形の一例を示す図。
【図１２】理想的な送信出力波形を示す図。
【図１３】デューティー比を変更するための送信信号生成部の一例を示す図。
【図１４】超音波診断装置用送信回路の他の実施例を示す図。
【図１５】超音波診断装置用送信信号のタイミングチャートを示す図。
【図１６】超音波診断装置用送信信号と、高調波発生率および高調波診断画像のS/N比との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図1は、本発明が適用される超音波診断装置の一例を示すものである。
【００１４】
本超音波診断装置は、振動子05を内蔵する探触子01と、送信整相回路02と、送信回路03と、送受分離回路04と、ケーブル06と、受信アンプ回路07と、受信整相処理回路08と、信号処理回路09と、画像処理回路10と、表示モニタ11とを備えて構成されている。
【００１５】
振動子05は、送信回路03から入力されるパルス波、または、連続波の送信信号を超音波に変換して被検体に送信する機能と、被検体の内部から反射する超音波を受けて、これを電気信号へ変換して出力する機能を有して形成されている。
【００１６】
送信整相回路02は、被検体に送信する送信の超音波ビームを形成する際に、駆動する振動子05毎で、電圧印加するタイミングを振動子毎に調整するためのものである。駆動する振動子には、超音波ビームをフォーカスする位置より遠い振動子ほど早い時間に電圧を印加するようにタイミングが送信整相回路02によって制御される。
【００１７】
送信回路03は、送信信号生成部14により形成された送信信号波形を、振動子05を駆動して、超音波信号を生成するために十分な大きさまで増幅して出力するためのものである。
【００１８】
送信信号生成部14は、送信信号の波形を生成するものである。送信信号生成部14は、例えば、メモリを具備し、1つ、もしくは複数の送信波形を格納する。
【００１９】
また、操作者が超音波診断装置に操作するコンソール(図示省略)が超音波診断装置本体100に設けられており、コンソールからの入力を受けたコントロール回路12により、波形を選択可能とする。または、超音波診断装置本体100から、ケーブル06を介し、波形を送信信号生成の度に転送して前記メモリに格納しても良い。
【００２０】
送受分離回路04は、送信回路03により送信された信号と、送信された信号により振動子05を駆動して送信される超音波信号が対象物に当たって反射した受信信号を、受信アンプ回路07に導く際に、回路上、その信号経路を切り換えるものである。
【００２１】
送信回路03からの信号が、受信アンプ07に印加されることなく、振動子05に伝えられ、また、被検体からの信号が振動子05を介し送信回路03の影響を受けることなく受信アンプ回路07に導くことが送受分離回路04により可能となる。
【００２２】
受信アンプ回路07は、被検体から得られた超音波信号を増幅するものであり、時間毎にその増幅率を変更可能とする機能を併せ持つものである。
【００２３】
受信整相処理回路08は、送信整相回路02と同様に、受信の超音波ビームの形成を行う機能を具備するものである。受信整相処理回路08は、受信の超音波ビームを形成する際に、被検体から信号を得る全チャンネルの振動子05からの信号加算タイミングを、振動子05毎に調整するためのものである。フォーカスする位置に近い振動子05ほど振動子05から出力される出力信号に付与する遅延時間を大きくして、フォーカス位置より遠い振動子05が得る受信信号との加算タイミングを整える。
【００２４】
信号処理回路09、画像処理回路10は、整相加算された信号を、検波処理などして輝度情報に変換する信号処理を行い、その他、γ処理などに代表される画像信号処理を行い、探触子01の種類に応じ座標変換処理を行うためのものである。信号処理回路09、画像処理回路によって処理された信号は、表示モニタ11にて、診断画像として表示される。
【００２５】
また上記各構成の回路はコントロール回路12より、基本クロック信号を受け、各部位のタイミング制御などが行われている。具体的には、送受信の切換制御とか、診断モードの切換とかが行われる。
【００２６】
また、電源13は、コントロール回路12により様々な電圧値又は電流値を出すように制御される。ここで生成された、様々な電圧値あるいは電流値をもつ電源は、図示しないが各回路部へと供給される。
【００２７】
図2乃至図4に、本発明に関わる構成部位の説明図を示す。
図2には、送信信号生成部14から、周期T、デューティー比50％の送信信号を、送信回路03に入力した場合を示す。ところで、デューティー比とは、周期的な入力信号において、1周期に占める値を持つ信号の出力期間の割合と定義する。デューティー比は、コントロール回路12から送信信号生成部14へ引き渡される。所望の増幅度により増幅された信号は、送信回路03と、接続される探触子01を含む負荷で決定される時定数により、傾きG1をもつ。
【００２８】
一方、図3には、送信信号生成部14から、周期T、デューティー比25％の送信信号を、送信回路03に入力した場合を示す。デューティー比は、図2と同様に、コントロール回路12から送信信号生成部14へ引き渡される。
【００２９】
所望の増幅度により増幅された信号は、送信回路03と、接続される探触子01を含む負荷で決定される時定数により、傾きG2をもつ。図2と図3では、接続負荷である探触子01が異なるだけで、他の設定はデューティー比のみが異なるものとする。
【００３０】
図4には、図2と同様に送信信号生成部14から、周期T、デューティー比50％の送信信号を、送信回路03に入力した場合を示す。デューティー比は、コントロール回路12から送信信号生成部14へ渡される。所望の増幅度により増幅された信号は、送信回路03と、接続される探触子01を含む負荷で決定される時定数により、傾きG1をもつ。
【００３１】
一方、図2と異なり、図4では送信回路03の出力部に対グランドへスイッチ102を併せ持つ。このスイッチ102は、ある一定値以上の振幅の電圧値が入力された場合にのみオンして、その期間だけ送信回路03の出力部をグランドレベルに保つものである。
【００３２】
今、コントロール回路12から、信号300がスイッチ102に入力されるとする。信号300が値を持たない際には、送信回路03の出力は、周期T、デューティー比50％の入力信号により決定される、図2と同様の波形となる。
【００３３】
一方、信号300が振幅の電圧値(以下、「値」と略記する)をもつ区間、すなわち、送信回路03の入力信号が値をもつ区間の後半と重なる区間では、スイッチ102がオンされることとなり、送信回路03の出力信号は、スイッチ102を介してグランドに流され、値を持たないこととなる。
【００３４】
このように、スイッチ102を制御することにより、送信回路03の出力信号は、入力信号のデューティー比だけに制約されずに、任意のデューティー比を設定する、換言すれば任意の波形ことが可能となる。
【００３５】
図5では、図4と異なる構成の出力信号のデューティー比制御の一例を示す。送信信号生成部14から、周期T、デューティー比50％の送信信号が、送信回路03に入力される。
デューティー比は、コントロール回路12から送信信号生成部14へ引き渡される。
【００３６】
図5においては、送信回路03の出力段が電界効果トランジスタ(FET)により構成されており、FETが入力信号によりオンしている時間のみ出力信号が形成され、図2と同様な出力波形が得られる。一方、コントロール回路12から出力される信号300が、FETのゲート・ソース間に設置されたスイッチ103へ入力される。このスイッチ103は、スイッチ102と同様に、信号300が有値をもった際にオンされる構成となっている。このスイッチ103がオンされると、FETのゲート・ソース間は、入力信号の値に依らず、短絡されることとなり、FETは動作しない。
【００３７】
これにより、出力信号は、入力信号のデューティー比に依存せず、送信信号の正転成分と反転成分の間隔を制御可能となる。
【００３８】
実際に、振動子01を接続して、出力信号のデューティー比を変えた場合の送信出力信号ハイドロフォン波形の一例を図6および図7にそれぞれ示す。図6と図7では、送信出力波形のデューティー比のみが変わっており、図6はデューティー比を適値に設定した場合を、図7はそうでない場合を示す。それぞれには波形が正転と、反転のものを示しているが、図7に比べて、図6に示す方が正転成分と反転成分の対称性が向上しており、それらの加算結果からの高調波成分の低減が確認される。
【００３９】
図6に対応する周波数応答を図8に、また、図7に対応する周波数応答を図9に示す。
実線が正転、もしくは反転成分の周波数分布であり、点線がそれぞれの加算信号における周波数分布である。
【００４０】
図7では、正転・反転成分が非対称性で、図9に示すようにその加算信号の周波数分布は、高調波2f0成分を含んでいる。この結果、本来なら測定対象物からの2次高調波成分のみを画像化したいにも関わらず、送信信号そのものの高調波成分が多いため、受信信号の2f0成分が、測定対象物由来か、送信信号由来か判断が出来ないことになり、画像のS/N比が低下する。
【００４１】
図10には、送信波形の正転の振幅及び反転の振幅を出力する回路を同一特性の部品からなる構成により実現した一例を示す。
【００４２】
図10に示される構成では、トランス201を採用しており、左右完全対称の回路構成。使用するFETも同極、同一パッケージのものを使用可能であり、FETなどが接続されているトランスの一次側では、トランス中央部に片電源を用意し、回路の左右では、正転と反転の両極性をもたせるため、トランスの極性が反対になっているだけである。しかしながら、トランスの巻線比、材質などは完全に同様の部品を使用できる。FET200-1，-2への入力信号は送信信号生成部14から供給される。FET200-1,2それぞれに送信出力信号の片極性を出力させるために、FET200-1,2をそれぞれオンするタイミングは、出力信号の半周期分ずらす必要がある。
【００４３】
前述した、正・反転成分の加算結果からの高調波成分の低減は、接続する負荷や、出力の振幅値、周波数、波数の少なくとも一つに応じて、デューティー比を変更することで効果が得られる。
【００４４】
送信回路03は、入力信号を正転側、もしくは反転側の片電源のみを用いて増幅する回路を有し、それぞれをトランスの反転および非反転部を介して出力部を共通化し、回路の共通化により回路規模を縮小してもよい。
【００４５】
図2、3では、それぞれ探触子01として異なるインピーダンスをもった場合を示したが、これは例えばリニア探触子や、コンベックス探触子、セクタ探触子のように超音波診断装置に接続される探触子01の形状の違いに当てはめることができる。
【００４６】
探触子01の形状は測定対象とする被検体の部位により異なり、探触子01の周波数帯域も異なる。例えば、リニア探触子では人体表在部や、筋繊維、乳腺など、測定対象物が細かいもの、つまり、空間分解能を特に必要とする領域への応用が多いために、その駆動周波数はコンベックス、セクタ探触子に比べ高いことが多い。
【００４７】
また、同一探触子でも、その駆動周波数によって固有のデューティー比設定により効果が得られる。一般に、探触子のもつインピーダンスは周波数に応じて変化するため、同じ探触子であっても、これを駆動する周波数により設定を変える必要がある。
【００４８】
図11には、探触子を接続した際の送信回路出力波形の一例を示す。4波の出力信号をもつ波形である。図1に示すように送信回路03から、探触子01までには様々な負荷が存在する。送受分離回路04や、切換スイッチ15、ケーブル06などが挙げられる。それぞれは、抵抗成分や、容量成分、リアクタンス成分を併せ持ち、さらに、探触子内の振動子05も、容量成分をもつことから、送信回路03から見ると、様々な時定数をもつ負荷が接続されていることに等しい。そのために、図11に示すように、出力信号としては、各所に時定数の現れた波形となることがある。本来なら、図12に示す実線の波形となることが望ましい。図11に示すa1部が送信回路に接続される様々な負荷や、電源などの影響から来る時定数の影響箇所であり、a2部は本来あるべき波形出力が得られている箇所である。よって、a1部の時間ta1は、駆動信号の周波数と、その時の負荷値により決まる。更に、a1部とa2部の比率は、出力振幅によって決定される。
【００４９】
また、この波形の出力振幅の正転と反転のそれぞれは、例えば図10に示すようにそれぞれ独立の回路、もしくは電流経路により作成されることになる。よって、正転と反転それぞれで現れているa1部の時定数や、a1部とa2部の比率は、それぞれの振幅を作成する信号経路のインピーダンスの影響を受けることになり、必ずしも一致しない。そのために、図2、3に示したように送信信号生成部14にてデューティー比を変更したパルス信号を生成し、例えば、図11に示すa1部とa2部による段差が無くなるように制御することで、結果として正転、反転成分の加算波形による高調波成分の抑制を行うことが可能となる。
【００５０】
また、図10において、送信信号生成部14により生成され、FET200-1,-2それぞれに入力されるタイミング信号のデューティー比は、例えば図13に示すようにして変更される。
【００５１】
図13において、送信信号生成部14は、クロック生成部202と、カウンタ203と、シフトレジスタ204とで構成される。カウンタ203はタイミング発生回路であり、図13では、10クロックで1回のLOAD信号を出力し、シフトレジスタ204でデューティー比を作る。デューティー比設定は、例えば、スイッチ205により変更可能とする。スイッチ205が全部ONではデューティー比0、全部OFFで100％出力となる。また、スイッチ205の制御は、コントロール回路12により制御され、これは接続探触子の種類、送信信号の周波数、振幅により最適値を設定する。そのための構成としては、例えば、接続する探触子の種類、送信信号の振幅、送信信号の周波数とデューティー比との関係を示すテーブル、つまり切換スイッチ15の動作条件をメモリに記憶しておき、そのテーブルから接続する探触子の種類、送信信号の振幅、送信信号の周波数に対応するデューティー比を設定すればよい。
【００５２】
図14は、図10に示す回路に、送信信号生成部14から、FET200-1,2への接続途中に電流増幅を目的としたバッファ回路206-1,2をそれぞれ挿入したものである。バッファ回路はFETの駆動能力補助のために用いるものであるが、その信号レベルの切り換わり時間には違いがあるのが一般的である。
【００５３】
図15には、送信信号生成部から、送信回路の出力部までのタイミングチャートを示す。便宜上、送信信号生成部14から出力される信号は、信号レベルの切り換わり時間に差の無い、理想的な矩形波とし、部品によるばらつきは考慮せず以下の説明を行うが、実際はその限りではない。
【００５４】
バッファ出力部では、理想入力信号に対し、その回路上の特性から信号レベルの切り換わり時間(例えば、信号レベルが低い状態から高い状態へ変化する立ち上がちと信号レベルが高い状態から低い状態へ変化する立ち下がり時間)に時間差ΔTが生じる。ここで、立ち上がりと立ち下がり時間の定義は、FETが駆動する閾値電圧であるVgs以上から矩形信号の最大値までにそれぞれ必要とする時間とする。
【００５５】
図15のバッファ出力部では、FET200-1,2がそれぞれオンして電流を流す時間を塗りつぶしてある。上述した立ち上がりと立ち下がりの時間差により、FET200-1,2それぞれがオンする時間が重なっている部分が存在することとなる。これは、理想的には、例えば送信回路の出力信号の正転成分側は、FET200-1が受け持つ場合、このFETのみがオンする。一方、反転成分側ではFET200-2が受け持ち、このFETのみがオンするため、FET200-1,2には交互に電流が流れることになる。
【００５６】
しかしながら、この立ち上がりと立ち下がりの時間差のために、一時的にFET200-1，2それぞれが同時にオンする時間帯が存在し、電流が双方に流れることになる。この場合、送信回路の出力信号はスパイク様の信号であるスパイクノイズ207が出現することとなり、この信号が高調波成分を多分に含み、高調波イメージングを行う診断画像には不要応答として表れることになり、S/N比の劣化を招く。
【００５７】
これを解決するためには、FET200-1,2それぞれが同時にオンすることを防げば良く、使用する電子部品に依存した送信回路系全体での立ち上がりと立ち下がり時間を加味したオン時間を持つ送信信号を、送信信号生成部14にて生成し、送信回路03へと供給すれば良い。
【００５８】
図16には、上述した送信回路接続負荷を考慮したデューティー比設定と、回路系の立ち上がり、立ち下がり時間を補正した効果、それぞれの寄与率を相対的に表したものである。
【００５９】
(1)では、何も補正していない場合を示してあり、送信出力波形の正転成分と反転成分の非対称性による高調波と、送信回路系の立ち上がり、立下り時間の不一致により生成されるスパイクノイズによる高調波成分とを共にもつために、実際に画像化したい、測定対象物からの高調波成分との区別が難しく、ノイズ成分が多い画像になってしまう。
【００６０】
(2)では、送信回路系の立ち上がり、立ち下がり時間の一致させない送信信号を送信信号生成部14から供給した場合である。送信出力波形の正転成分と反転成分の非対称性による高調波成分は、あまり変化しないが、スパイクノイズが小さく抑えられるために、診断画像のS/N比は改善が見られる。
【００６１】
(3)では、送信回路系の立ち上がり、立ち下がり時間の不一致を考慮し、なおかつ送信回路接続負荷を考慮したデューティー比を設定することで、スパイクノイズを低減して、正転成分と反転成分の非対称性による加算信号のもつ高周波成分を軽減できるため、診断画像のS/N比を大きく改善できる。
【００６２】
上記構成によれば、例えば、送信信号の一定値以上の振幅が入力された場合前記送信信信号の半周期内において値を持つ信号の出力期間とし、送信信号の振幅が一定値未満の場合前記送信信信号の半周期内において値を持たない(グランドレベル)とすることができるから、前記送信部の出力信号は前記送信部の入力信号のデューティー比に依存しないため、前記送信部への入力信号の信号レベルの切り換わりに起因する高調波成分を低減することができる。
【００６３】
また、送信信号への入力信号のデューティー比を変更することで、正転・反転成分の加算信号における、正転成分、反転成分の高調波成分の発生を低減できる。このデューティー比は、接続する探触子や、その送信周波数、振幅、波数の少なくとも一つについてそれぞれ最適値があるため、これを予め装置に設定しておくことが望ましい。例えば、接続する探触子の種類、送信する周波数、送信振幅と最適なデューティー比との関係を示すテーブルをメモリに記憶しておき、当該テーブルからデューティー比を読み出して送信信号のデューティー比を設定するようにすればよい。
【００６４】
送信部は、切換スイッチ15を送信信号の正転側の振幅を形成する手段と反転側の振幅を形成する手段にそれぞれ設ければ、正転、反転の振幅における高周波のノイズの削減に寄与する。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、ティッシュハーモニックイメージングや造影イメージングなどの高調波イメージングに用いることができ、送信信号に信号レベルの切り換わり起因する高調波成分を低減することができる。【００６６】
本発明は、パルス・インヴァージョンを用いた非線形イメージングにおいて、更に効果的である。
【符号の説明】
【００６７】
01  探触子、02  送信整相回路、03  送信回路、04  送受分離回路、05  振動子、06  探触子ケーブル、07  受信アンプ回路、08  受信整相処理回路、09  信号処理回路、10  画像処理回路、11  表示モニタ、12  コントロール回路、13  電源、14  送信信号生成部、15  切換スイッチ、100  超音波診断装置、102，103  スイッチ回路、200-1，2  FET、201  トランス、202  クロック生成部、203  カウンタ、204  シフトレジスタ、205  スイッチ、206-1，2  バッファ回路、207  スパイクノイズ。
【図１】
2011058956.tif 000003
【図２】
2011058956.tif 000004
【図３】
2011058956.tif 000005
【図４】
2011058956.tif 000006
【図５】
2011058956.tif 000007
【図６】
2011058956.tif 000008
【図７】
2011058956.tif 000009
【図８】
2011058956.tif 000010
【図９】
2011058956.tif 000011
【図１０】
2011058956.tif 000012
【図１１】
2011058956.tif 000013
【図１２】
2011058956.tif 000014
【図１３】
2011058956.tif 000015
【図１４】
2011058956.tif 000016
【図１５】
2011058956.tif 000017
【図１６】
2011058956.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月24日(2012.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の送信信号を被検体に送信するために振動子に駆動パルスを供給し、超音波の波形の正転成分と反転成分とをそれぞれ被検体に送信する送信部と、
前記被検体からの受信信号を加算することにより基本波成分を除去する信号処理部とを備えた超音波診断装置であって、
前記送信部は、該送信部に接続される負荷、該送信部から出力する振幅、周波数、または波数の少なくとも一つに応じて、前記送信信号の半周期内における出力期間を可変とする切換部を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項1記載の超音波診断装置であって、
前記送信部は、前記送信信号の正転成分と反転成分の間隔を変更可能に構成したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項2記載の超音波診断装置であって、
前記送信部は、その出力端にグランドに接続する電界効果トランジスタを設けたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項1記載の超音波診断装置であって、
前記送信部は、前記切換部を送信信号の正転側の振幅を形成する手段と反転側の振幅を形成する手段にそれぞれ設けたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項1記載の超音波診断装置であって、
前記送信部は、前記切換部の動作条件を記憶したメモリを備えていることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項4記載の超音波診断装置であって、
前記送信部に含まれる送信波形の正転側の振幅を出力する回路と反転側の振幅を出力する回路とを同一特性の部品から構成したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項6記載の超音波診断装置であって、
前記送信部は、入力信号を正転側、もしくは反転側の片電源のみを用いて増幅する回路を有し、それぞれをトランスの反転および非反転部を介して出力部を共通化したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項6記載の超音波診断装置であって、
前記送信波形の正転の振幅を出力する回路と反転の振幅を出力する回路とに駆動パルスを供給する回路の入力波形の信号レベルの切り換わり速度を変更可能に構成したことを特徴とする超音波診断装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
送信回路03からの信号が、受信アンプ回路07に印加されることなく、振動子05に伝えられ、また、被検体からの信号が振動子05を介し送信回路03の影響を受けることなく受信アンプ回路07に導くことが送受分離回路04により可能となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
一方、図2と異なり、図4では送信回路03の出力部にグランドスイッチ102を併せ持つ。このスイッチ102は、ある一定値以上の振幅の電圧値が入力された場合にのみオンして、その期間だけ送信回路03の出力部をグランドレベルに保つものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
実際に、探触子01を接続して、出力信号のデューティー比を変えた場合の送信出力信号ハイドロフォン波形の一例を図6および図7にそれぞれ示す。図6と図7では、送信出力波形のデューティー比のみが変わっており、図6はデューティー比を適値に設定した場合を、図7はそうでない場合を示す。それぞれには波形が正転と、反転のものを示しているが、図7に比べて、図6に示す方が正転成分と反転成分の対称性が向上しており、それらの加算結果からの高調波成分の低減が確認される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図10に示される構成では、トランス201を採用しており、左右完全対称の回路構成である。使用するFETも同極、同一パッケージのものを使用可能であり、FETなどが接続されているトランスの一次側では、トランス中央部に片電源を用意し、回路の左右では、正転と反転の両極性をもたせるため、トランスの極性が反対になっているだけである。しかしながら、トランスの巻線比、材質などは完全に同様の部品を使用できる。FET200-1，-2への入力信号は送信信号生成部14から供給される。FET200-1,2それぞれに送信出力信号の片極性を出力させるために、FET200-1,2をそれぞれオンするタイミングは、出力信号の半周期分ずらす必要がある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
バッファ出力部では、理想入力信号に対し、その回路上の特性から信号レベルの切り換わり時間(例えば、信号レベルが低い状態から高い状態へ変化する立ち上がりと信号レベルが高い状態から低い状態へ変化する立ち下がり時間)に時間差ΔTが生じる。ここで、立ち上がりと立ち下がり時間の定義は、FETが駆動する閾値電圧であるVgs以上から矩形信号の最大値までにそれぞれ必要とする時間とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
上記構成によれば、例えば、送信信号の一定値以上の振幅が入力された場合前記送信信号の半周期内において値を持つ信号の出力期間とし、送信信号の振幅が一定値未満の場合前記送信信号の半周期内において値を持たない(グランドレベル)とすることができるから、前記送信部の出力信号は前記送信部の入力信号のデューティー比に依存しないため、前記送信部への入力信号の信号レベルの切り換わりに起因する高調波成分を低減することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
また、送信部への入力信号のデューティー比を変更することで、正転・反転成分の加算信号における、正転成分、反転成分の高調波成分の発生を低減できる。このデューティー比は、接続する探触子や、その送信周波数、振幅、波数の少なくとも一つについてそれぞれ最適値があるため、これを予め装置に設定しておくことが望ましい。例えば、接続する探触子の種類、送信する周波数、送信振幅と最適なデューティー比との関係を示すテーブルをメモリに記憶しておき、当該テーブルからデューティー比を読み出して送信信号のデューティー比を設定するようにすればよい。
【国際調査報告】
2011058956.tif 000019
2011058956.tif 000020
2011058956.tif 000021